Материал: Москатов Электроника 2010

16 Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

противления и симметрична. Микромощные негисторы применяют в микросхемах.

1.3. Терморезисторы

Терморезисторы – это компоненты, сопротивления которых зависят от температуры. Важным параметром терморезисторов выступает температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который отражает, на сколько процентов станет иным сопротивление детали при изменении температуры на 1 °C. Терморезисторы, сопротивление которых возрастает при увеличении температуры, обладают положительным ТКС, и такие компоненты называют позисторами. Эти терморезисторы изготовляют чаще всего с использованием твѐрдых растворов титаната бария. Терморезисторы, сопротивление которых уменьшается при увеличении температуры, обладают отрицательным значением ТКС, их изготавливают на основе оксидов магния, оксидов никеля и прочих оксидов с примесями кремния или германия. Помимо ТКС, к основным параметрам терморезисторов относят сопротивление в холодном состоянии, максимальную рабочую температуру, максимальную мощность рассеяния и др.

Маломощные терморезисторы применяют в качестве датчиков температуры, реле времени, а мощные – для ограничения импульсов тока, потребляемых от питающей сети импульсными источниками питания и т.д.

1.4. Конденсаторы

Конденсаторы – это компоненты, основным параметром которых выступает ѐмкость, а основное назначение состоит в накоплении электрических зарядов. Ёмкость конденсатора тем выше, чем больше площадь обкладок, меньше расстояние между ними и чем выше

17 Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками. Простейший конденсатор состоит из двух обкладок, между которыми размещѐн слой диэлектрика. Для экономии места диэлектрики и обкладки конденсаторов большой ѐмкости сворачивают в рулоны.

Диэлектрики конденсаторов могут быть выполнены:

из оксидной плѐнки;

из газов или воздуха;

из жидкостей;

из твѐрдых органических материалов;

из твѐрдых неорганических материалов.

Различают постоянные, подстроечные и переменные конденсаторы. Постоянные конденсаторы обладают фиксированной ѐмкостью, подстроечные конденсаторы допускают некоторое число регулировок ѐмкости, а конденсаторы переменной ѐмкости допускают еѐ многократное изменение. Фактическая ѐмкость постоянных конденсаторов всегда отличается от номинальной ѐмкости. В документации на конденсаторы обычно указаны допустимые отклонения фактических ѐмкостей относительно номинальных.

Важным параметром конденсаторов выступает тангенс угла потерь, которым называют отношение активной мощности к реактивной при фиксированной частоте, напряжѐнности поля, температуре.

1.5. Ионисторы

Ионисторы – это химические источники тока, обладающие исключительно высокой ѐмкостью, обусловленной наличием двойного электрического слоя, возникающего на поверхности электродов, которые помещены в электролит. Ионисторы не относят к конденсаторам, хотя ѐмкость – это их основной показатель. Ионисторы не имеют диэлектрика, а наличие изоляторов, называемых сепараторами, между электродами необходимо сугубо для исключения их за-

18 Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

мыкания, но не для увеличения ѐмкости. Сепараторы изготавливают из таких материалов, которые свободно пропускают ионы электролита. Электроды выполняют из материалов, которые порождают заряды с противоположными знаками. Их изготавливают из пористых веществ, например, активированного угля или графена, чтобы получить очень большую площадь поверхности, к которой поступает электролит. В качестве твѐрдого электролита используют RbAg4J5 и пр. Ионы электролита притягиваются к электродам, и на поверхностях каждого электрода возникает слой из анионов и катионов, которые образуют электрический слой. Так как электрические слои возникают на обоих электродах, они носят название двойного электрического слоя. Толщина электрического слоя чрезвычайно мала и может составлять несколько нанометров, ввиду чего ѐмкость ионисторов может быть очень большой. Отдельные экземпляры ионисторов обладают ѐмкостью в тысячи фарад при номинальном напряжении в несколько вольт. Ионисторы применяют в резервных источниках питания, в устройствах запуска двигателей и т.д.

1.6. Моточные компоненты

1.6.1. Катушки индуктивности и дроссели

Катушки индуктивности – это компоненты, предназначенные для накопления энергии в магнитном поле, и состоящие из проводов, уложенных в обмотки, которые обычно охватывают магнитопроводы. Магнитопроводы, выполненные из ферромагнетиков, используют для увеличения индуктивности катушек, а выполненные из диамагнетиков уменьшают их индуктивность. Обмотки катушек индуктивности выполняют проводами круглого или прямоугольного сечений, а обмотки некоторых мощных высокочастотных компонентов – медными или посеребрѐнными лентами. Катушки индук-

19 Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

тивности без магнитопроводов и с магнитопроводами из диамагнетиков применяют только при протекании по обмоткам токов высокой частоты. С целью снижения паразитных индуктивности рассеяния и ѐмкостей обмоток производят намотку отдельных катушек индуктивности проводами, которые укладывают с шагом под определѐнным углом. Так, широко распространена намотка типа «универсаль». Для расчѐта индуктивности однослойной катушки цилиндрической формы без магнитопровода при укладке провода виток к витку можно применить следующую формулу:

где d – внешний диаметр обмотки, мм; W – число витков обмотки;

ℓ – длина обмотки, мм.

А число витков такой катушки индуктивности определим согласно выражению:

Индуктивность тороидальной катушки без магнитопровода найдѐм по формуле:

где b – диаметр одного полного витка (или, то же самое, диаметр поперечного сечения катушки), мм;

D – усреднѐнный диаметр тора, мм.

Дроссели пульсирующего тока – это катушки индуктивности, предназначенные для пропускания постоянной составляющей тока и задерживания его переменной составляющей. Такие дроссели ис-

20 Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

пользуют, например, в фильтрах постоянного напряжения источников питания. Дроссели переменного тока нужны для создания индуктивного сопротивления в цепях, по которым протекает сугубо переменный ток. Эти дроссели применяют, например, в качестве компонентов колебательных систем резонансных и квазирезонансных импульсных источников питания. На пути протекания магнитных потоков в сердечники описываемых дросселей часто вводят немагнитные зазоры, благодаря которым по обмоткам дросселей можно пропускать большие токи без вхождения магнитопроводов в насыщение.

1.6.2. Трансформаторы и пьезотрансформаторы

Трансформаторами называют статические компоненты, предназначенные для преобразования электрической энергии одной величины в электрическую энергию другой величины. Трансформация возможна только переменного напряжения. Конструктивно трансформаторы имеют магнитопроводы, на которые укладывают провода обмоток. Типы и марки магнитопроводов выбирают в зависимости от частоты, заданного температурного диапазона, скважности и прочего. Магнитопроводы высокочастотных трансформаторов изготавливают обычно из ферритов, низкочастотных – из трансформаторных сталей и пермаллоев. Для обеспечения высокого напряжения пробоя между обмотками прокладывают изоляцию. Ту обмотку двухобмоточного трансформатора, на которую подают напряжение, называют первичной, а ту, с которой снимают напряжение, – вторичной. Если переменное напряжение на первичной обмотке меньше, чем напряжение на вторичной обмотке, то такой трансформатор называют повышающим. А если наоборот – то называют понижающим. Если часть энергии из первичной обмотки поступает во вто-